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空调水蓄冷系统控制策略

发表时间:2019-03-21 09:02

中国移动南方基地空调水系统控制策略

1 监控对象及参数

1.1 自动远传监测

1.监测冷水机组的手/自动状态、运行状态及故障报警状态,并对冷水机组进行启停控制;

2.监测冷冻水泵的手/自动状态、运行状态及故障报警状态、变频器故障报警状态及变频器频率,并进行启停控制和频率调节,监测上述水泵进出口压差信号,并进行启停控制;

3.监测冷却水泵的手/自动状态、运行状态及故障报警状态,监测上述水泵进出口压差信号,并进行启停控制。

4.监测单台冷水机组冷冻水/冷却水接管上电动阀启闭状态,并对其进行启闭控制。

5.监测单台冷水机组冷冻水/冷却水接管上水流开关状态。

6.监测单台冷水机组冷冻水进、出水温度、压差及循环流量。

7.监测单台冷水机组冷却水进、出水温度、压差及循环流量。

8.监测冷却塔风机的手/自动状态、运行状态及故障报警状态,变频器故障报警状态及变频器频率,并对冷却塔风机进行启停控制和频率调节。

9.监测每台冷却塔进水管上电动阀启闭状态,并对其进行启闭控制。

10.监测冷水机组冷冻水接分集水器总管上的供、回水温度、压差、流量。

11.监测冷水机组冷却水总管上的供、回水温度、压差。

12.监测各分区环路上供、回水温度,监测并记录各环路上供冷量的瞬时值和累计值,各环路上的能量计可读取瞬时流量。

13.监测蓄冷罐接管上电动阀启闭状态,并对其进行启闭控制。

14.监测蓄冷罐接管上电动调节阀开度状态及状态反馈,并对其进行开度调节。

15.监测蓄冷罐内的水温,按一定间隔竖向布置温度传感器。

16.监测蓄冷罐的液位高度,并设置高/低水位超限时报警。

17.监测板式换热器换热两侧的进出口管道温度、压差、流量值。

18.监测所有电动阀门的启闭状态,并对其进行启闭控制。

19.冷水机组各类状态信息、运行信息、警告信息等(如冷冻水供回水温度、冷却水供回水温度、冷冻水及冷却水流量开关状态、蒸发器及冷凝器压力保护、润滑油系统保护等由设备自带的监控系统进行监测,并完成机组的自我保护。冷水机组的控制器通讯接口与楼宇控制系统连接,供运管人员读取信息。

20.加药装置、旁滤装置的控制由成套设备自带控制器,读取水质取样装置的信号,与楼宇控制系统连接实现自动控制。

21.定压补水装置的控制由成套设备自带控制器实现,楼宇控制系统与其连接,读取设备状态信号。

1.2 就地监测:

1.冷水机组各类状态信息、运行信息、警告信息等(如冷冻水供回水温度、冷却水供回水温度、冷冻水及冷却水流量开关状态、蒸发器及冷凝器压力保护、润滑油系统保护等由设备自带的监控屏显示,供运管人员现场读取信息。

2.冷水机组冷冻水/冷却水进、出水管上均设温度计、压力表。

3.蓄冷罐进、出水管上均设温度计、压力表。

4.单台循环水泵进出口、过滤器入口处均设压力表。

5.分、集水器均设温度计、压力表。

2 制冷系统流程图优化建议

本工程空调系统采用直接蓄冷、间接供冷的方式。设计和运行过程中尤其要注意在蓄冷水池蓄冷和放冷工况切换过程中,将蓄冷水池侧循环管路与供冷系统主管路完全隔离开,否则将导致蓄冷水池由于主管路系统倒灌水而产生溢流。

本项目制冷系统流程图中,如下图所示,建议增加S3S4两个电动开关阀门。两个电动开关阀门分别位于B-1~B-5冷冻水泵出口总管道和B-6~B-7冷冻水泵出口总管道上。在蓄冷工况下,关闭S3S4两个阀门可以完全隔离空调水系统回水总管至蓄冷水池的管道,避免发生主管路系统倒灌水至蓄冷水池而溢流的情况。

3 控制策略

3.1 冷冻水系统

本工程空调系统采用直接蓄冷、间接供冷的方式,选用11330kW磁悬浮冷水机组和23102kW离心式冷水机组夜间蓄冷。磁悬浮冷水机组蓄冷工况制冷量为1290kW*2,蓄冷温度为5~12℃;供冷工况制冷量为1330kW,冷冻水温度为6~13℃。,离心式冷水机组蓄冷工况制冷量为(3009kW*2),蓄冷温度为5~12℃;供冷工况制冷量为3102kW,冷冻水温度为6~13℃。同时,地下冷冻水区域供回水管道直连蓄冷水池供冷。

为达到运行费用最低,系统运行的基本原则为:电价低谷时段蓄冷,每日蓄冷量尽量用完,且最大限度于电价高峰时段释冷。根据项目运行情况,设计5种运行模式:A制冷主机+供冷板换联合供冷;B供冷板换单独供冷;C制冷主机单独供冷;D制冷主机蓄冷;E磁悬浮主机供冷,离心式主机蓄冷。

空调水系统原理图详见具体CAD图纸。

工况阀门切换表:

工况

制冷主机+供冷板换联合供冷

供冷板换单独供冷

制冷主机单独供冷

制冷主机蓄冷

磁悬浮主机供冷,离心式主机蓄冷

G1

选择开

选择开

G2

选择开

F1

F2

F3

X1

X2

X3

S1

选择开

S2

选择开

S3

选择开

S4

选择开

选择开

V1

调节

调节

V2

V3

调节

调节

注:B-8~B-9为地下冷冻水循环水泵,当该水泵运行时,V2阀门开,V1V3阀门调节开度保证空调冷冻水供水温度为6℃。

工况与设备运行表

工况

制冷主机+供冷板换联合供冷

供冷板换单独供冷

制冷主机单独供冷

制冷主机蓄冷

磁悬浮主机供冷,离心式主机蓄冷

离心式冷水机组

R-1~2

选择运行

不运行

选择运行

运行

运行

磁悬浮冷水机组

R-3

选择运行

不运行

选择运行

运行

运行

冷却塔

CT-1~5

选择运行

不运行

选择运行

运行

运行

冷冻水泵

B-1~5

选择运行

选择运行

选择运行

不运行

不运行

冷冻水泵

B-6~7

选择运行

不运行

选择运行

不运行

运行

冷却水泵

b-1~3

选择运行

不运行

选择运行

运行

运行

冷却水泵

b-4~5

选择运行

不运行

选择运行

运行

运行

/放冷水泵

B(XF)-1~3

运行

运行

不运行

运行

运行

放冷板换

HR-1~2

运行

运行

不运行

不运行

不运行

注:B-8~B-9为地下冷冻水循环水泵,当地下冷冻水有负荷需求时运行,无负荷需求时停止。

投入设备与开启阀门对应关系表

下表中各设备投入运行时,其对应阀门开启,设备切出,阀门关闭。

设备编号

设备名称

对应阀门

R-1

离心式冷水机组

VR-1LDVR-1LQ

R-2

离心式冷水机组

VR-2LDVR-2LQ

R-3

磁悬浮冷水机组

VR-3

CT-1

方形横流式冷却塔

VCT-1SVCT-1R

CT-2

方形横流式冷却塔

VCT-2SVCT-2R

CT-3

方形横流式冷却塔

VCT-3SVCT-3R

CT-4

方形横流式冷却塔

VCT-4SVCT-4R

CT-5

方形横流式冷却塔

VCT-5SVCT-5R

HR-1

放冷板式换热器

VHR-12VHR-11

HR-2

放冷板式换热器

VHR-22VHR-21

3.1.1 制冷主机+供冷板换联合供冷工况

制冷主机与供冷板换联合供冷工况一般在全日负荷较大时的平电和峰电时段运行。

3.1.1.1 制冷主机的选择

制冷主机与供冷板换联合供冷工况中,可以选择开启磁悬浮冷水机组或者离心式冷水机组,或者两种主机同时开启。根据制定的运行策略选择运行或者人为选择运行。

制冷主机运行原则为:离心式冷水机组一旦开启则尽量满负荷运行;磁悬浮冷水机组在部分负荷工况下效率较高,则尽量在高效率负荷区间运行。

该工况下,G1S4两个阀门与R-3磁悬浮冷水机组联锁,R-3磁悬浮冷水机组选择开启,则G1S4两个阀门开启,反之亦反。

3.1.1.2 主机开关机控制

开机顺序

制冷主机出口温度设定为6℃。

自控系统记录主要设备的运行时间,并对各台同类设备的不同运行时间进行排序,在主要设备进行运行台数调整的时候,则根据此顺序决定具体哪个编号的主要设备的投入和切出,保证各台机组的运行时间相当。

主机开启顺序:

Ø 对于两台离心式冷水机组,根据时间积累运行情况,确定开启主机及水泵的编号;

Ø 对应电动阀门开启和关闭:电动开关阀门初始状态默认关闭,打开工况阀门切换表中相应的阀门,打开确定开启主机及水泵的编号对应的开关阀门;

Ø 启动冷却塔,启用冷却塔风机群控程序;

Ø 启动冷却水泵;

Ø 启动蓄/放冷水泵及冷冻水泵;

Ø 确认主机水流开关开启,检测到水流后启动离心式冷水机组或者磁悬浮冷水机组。

关机顺序

Ø 制冷主机群控系统确定停止的主机编号;

Ø 停止该编号主机;

Ø 发出停冷冻水泵指令,并延时1分钟停冷却水泵和冷却塔风机;

Ø 延时10min关该编号制冷机对应的电动蝶阀和工况切换等电动阀。

加机控制

对于2台离心式冷水机组,满足以下条件之一时,则开启1台主机(优先开启运行时间短的机组)。

a主机电流百分比≥设定值(参考值95%);

b.主机处于较高的负荷率;

持续15min,再进行下一次判断。

开启主机确定程序,开启主机前判断是否存在主机故障或检修情况,若存在主机故障或检修情况,则跳过该主机。

减机控制

对于2台离心式冷水机组,满足以下条件之一时,则关闭一台主机(优先关闭运行时间长的机组)。

a电流百分比≤设定值(参考值50%可调);

b.运行中的冷机均处于较低的负荷率;

持续15min,再进行下一次判断。

3.1.1.3 供冷板换开关控制

1).开启顺序

Ø 对应电动阀门开启和关闭:电动开关阀门初始状态默认关闭,打开工况阀门切换表中相应的阀门,打开确定开启供冷板换及水泵的编号对应的开关阀门;

Ø 打开供冷板换对应的开关阀门;

Ø 启用蓄/放冷水泵群控程序,按照累计运行时间确定开启水泵编号。

2).关闭顺序

Ø 按照累计运行时间确定关闭对应水泵编号;

Ø 关闭设备对应阀门。

3.1.1.4 放冷温度控制

通过V1V3调节阀调节蓄冷水池出水温度。蓄冷水池出水温度设定值为5℃(可调),当实测值>设定值时,增大V1开度,调小V3开度;反之,增大V3开度,调小V1开度。

3.1.1.5 冷冻水泵控制

B-1~B-5冷冻水泵41备,启动台数与离心式冷水机组+供冷板换运行台数对应;B-6~B-7冷冻水泵11备,当磁悬浮冷水机组开启时运行。冷冻水泵频率根据分集水器压差控制水泵变频。当实测值>设定值(可调)时,降低冷冻水泵频率;反之,则提高冷冻水泵频率。冷冻水泵设置最低工作频率为25Hz(可调,不能小于20Hz)。分集水器压差的设定值可根据集水器温度值设定,当集水器总管温度值>13.5℃,调大分集水器压差的设定值;当集水器总管温度值<12.5℃,调小分集水器压差的设定值。

当只有一台泵运行达到最低频率时,保持最低频率运行。

3.1.1.6 /放冷泵控制

/放冷泵启动台数与供冷板换运行台数对应,一次侧出水温度控制水泵变频。当实测值>设定值(可调)时,提高蓄/放冷泵频率;反之,则降低蓄/放冷泵频率。蓄/放冷泵设置最低工作频率为25Hz(可调,不能小于20Hz)。一次侧出水温度设定值,可根据供冷板换二次侧进水温度值-1℃设定。

当只有一台泵运行达到最低频率时,保持最低频率运行。

3.1.1.7 水池放冷结束判断

水池放冷结束判断:(其中任何一种达到即认为放冷结束)

a.放冷时间:8002400

b.水池内线缆式温度传感器显示值均>7℃(可调);

c.供冷板换一次侧进口管道温度传感器所测温度≥7℃(可调)。

3.1.2 供冷板换单独供冷

供冷板换单独供冷工况一般在全日负荷较小时,平电和峰电时段,蓄冷水池可以全部满足某时段的冷负荷需求时。

3.1.2.1 供冷板换开关控制

3.1.1.3

3.1.2.2 放冷温度控制

3.1.1.4

3.1.2.3 冷冻水泵控制

3.1.1.5

3.1.2.4 /放冷泵控制

3.1.1.6

3.1.2.5 水池放冷结束判断

3.1.1.7

3.1.3 制冷主机单独供冷

制冷主机单独供冷工况,一般出现在平电和峰电时段蓄冷水池放冷完全,或谷电时段蓄冷水池蓄冷完全的情况下。

3.1.3.1 制冷主机的选择

制冷主机单独供冷工况中,可以选择开启磁悬浮冷水机组或者离心式冷水机组,或者两种主机同时开启。根据制定的运行策略选择运行或者人为选择运行。

制冷主机运行原则为:离心式冷水机组一旦开启则尽量满负荷运行;磁悬浮冷水机组在部分负荷工况下效率较高,则尽量在高效率负荷区间运行。

该工况下:G1S4两个阀门与R-3磁悬浮冷水机组联锁,R-3磁悬浮冷水机组选择开启,则G1S4两个阀门开启,反之亦反;G2S3两个阀门与R-1~R-2离心式冷水机组联锁,R-1~R-2冷水机组选择开启,则G2S3两个阀门开启,反之亦反。

3.1.3.2 主机开关机控制

3.1.1.2

3.1.3.3 冷冻水泵控制

B-1~B-5冷冻水泵41备,启动台数与离心式冷水机组运行台数对应;B-6~B-7冷冻水泵11备,当磁悬浮冷水机组开启时运行。冷冻水泵频率根据分集水器压差控制水泵变频。当实测值>设定值(可调)时,降低冷冻水泵频率;反之,则提高冷冻水泵频率。冷冻水泵设置最低工作频率为25Hz(可调,不能小于20Hz)。分集水器压差的设定值可根据集水器温度值设定,当集水器总管温度值>13.5℃,调大分集水器压差的设定值;当集水器总管温度值<12.5℃,调小分集水器压差的设定值。

当只有一台泵运行达到最低频率时,保持最低频率运行。

3.1.4 制冷主机蓄冷

制冷主机蓄冷工况,一般出现在夜间谷电时段,末端没有冷负荷需求,离心式冷水机组和磁悬浮冷水机组全力蓄冷。

3.1.4.1 制冷主机的选择

制冷主机蓄冷工况中,可以选择开启磁悬浮冷水机组或者离心式冷水机组,或者两种主机同时开启。根据制定的运行策略选择运行或者人为选择运行。制冷主机开启后,即全力蓄冷。

该工况下,S1S2两个阀门与R-3磁悬浮冷水机组联锁,R-3磁悬浮冷水机组选择开启,则S1S2两个阀门开启,反之亦反。

3.1.4.2 主机开关机控制

开机顺序

蓄冷离心式冷水机组和磁悬浮冷水机组出口温度设定为5℃。

自控系统记录主要设备的运行时间,并对各台同类设备的不同运行时间进行排序,在主要设备进行运行台数调整的时候,则根据此顺序决定具体哪个编号的主要设备的投入和切出,保证各台机组的运行时间相当。

主机开启顺序:

Ø 根据时间积累运行情况,确定开启主机及水泵的编号;

Ø 对应电动阀门开启和关闭:电动开关阀门初始状态默认关闭,打开工况阀门切换表中相应的阀门,打开确定开启主机及水泵的编号对应的开关阀门;

Ø 启动冷却塔,启用冷却塔风机群控程序;

Ø 启动冷却水泵;

Ø 启动蓄/放冷水泵;

Ø 确认主机水流开关开启,检测到水流后启动离心式冷水机组或者磁悬浮冷水机组。

关机顺序

Ø 制冷主机群控系统确定停止的主机编号;

Ø 停止该编号主机;

Ø 发出停蓄/放冷水泵指令,并延时1分钟停冷却水泵和冷却塔风机;

Ø 延时10min关该编号制冷机对应的电动蝶阀和工况切换等电动阀。

加减机控制

根据蓄冷水池的蓄冷量计算的蓄冷时间,或制定的运行策略选择加机或者减机。

3.1.4.3 /放冷泵控制

蓄冷泵3台(21备),与主机连锁控制,工频运行。

3.1.4.4 水池蓄冷结束判断

水池蓄冷结束判断:(其中任何一种达到即认为蓄冷结束)

a.蓄冷时间:000800

b.水池内线缆式温度传感器显示值均≤7℃(可调);

c.制冷主机蒸发器进口管道温度传感器所测温度≤10℃(可调)。

3.1.5 磁悬浮主机供冷,离心主机蓄冷

磁悬浮主机供冷,离心主机蓄冷工况,一般出现在夜间谷电时段,末端有部分冷负荷需求,此时磁悬浮冷水机组切至主系统供冷,离心式冷水机组则全力蓄冷。

3.1.5.1 主机开关机控制

开机顺序

蓄冷离心式冷水机组出口温度设定为5℃,磁悬浮冷水机组出口温度设定为6℃。

自控系统记录主要设备的运行时间,并对各台同类设备的不同运行时间进行排序,在主要设备进行运行台数调整的时候,则根据此顺序决定具体哪个编号的主要设备的投入和切出,保证各台机组的运行时间相当。

主机开启顺序:

Ø 根据时间积累运行情况,确定开启主机及水泵的编号;

Ø 对应电动阀门开启和关闭:电动开关阀门初始状态默认关闭,打开工况阀门切换表中相应的阀门,打开确定开启主机及水泵的编号对应的开关阀门;

Ø 启动冷却塔,启用冷却塔风机群控程序;

Ø 启动冷却水泵;

Ø 启动蓄/放冷水泵、冷冻水泵;

Ø 确认主机水流开关开启,检测到水流后启动离心式冷水机组或者磁悬浮冷水机组。

关机顺序

Ø 制冷主机群控系统确定停止的主机编号;

Ø 停止该编号主机;

Ø 发出停蓄/放冷水泵或冷冻水泵指令,并延时1分钟停冷却水泵和冷却塔风机;

Ø 延时10min关该编号制冷机对应的电动蝶阀和工况切换等电动阀。

加减机控制

根据蓄冷水池的蓄冷量计算的蓄冷时间,或制定的运行策略选择加机或者减机。

3.1.5.2 /放冷泵控制

蓄冷泵3台(21备),与主机连锁控制,工频运行。

3.1.5.3 冷冻水泵控制

B-6~B-7冷冻水泵11备,当磁悬浮冷水机组开启时运行。冷冻水泵频率根据分集水器压差控制水泵变频。当实测值>设定值(可调)时,降低冷冻水泵频率;反之,则提高冷冻水泵频率。冷冻水泵设置最低工作频率为25Hz(可调,不能小于20Hz)。分集水器压差的设定值可根据集水器温度值设定,当集水器总管温度值>13.5℃,调大分集水器压差的设定值;当集水器总管温度值<12.5℃,调小分集水器压差的设定值。

当只有一台泵运行达到最低频率时,保持最低频率运行。

3.1.6 地下冷冻水供冷特殊工况

当地下冷冻水供冷区域有负荷需求时,且蓄冷水池不是处于放冷完全的状态,开启B-8~B-9冷冻水泵供冷。

3.1.6.1 冷冻水泵控制

B-8~B-9冷冻水泵11备。冷冻水泵频率根据地下冷冻水回水管道上的温度传感器测量值变频。当实测值>设定值(13℃,可调)时,提高冷冻水泵频率;反之,则降低冷冻水泵频率。冷冻水泵设置最低工作频率为25Hz(可调,不能小于20Hz)。当水泵运行达到最低频率时,保持最低频率运行。

3.1.6.2 供水温度控制

当蓄冷水池处于蓄冷状态或放冷状态时,以蓄冷状态或者放冷状态作为优先控制级,地下冷冻水供冷工况只控制B-8~B-9冷冻水泵,不控制供水温度。

当蓄冷水池不处于蓄冷状态或放冷状态时,当地下冷冻水供冷工况开启,则开启V2阀门,V1V3阀门调节供水温度。当B-8~B-9供冷水泵出口管道温度传感器实测值<设定值(6℃,可调),增大V3阀门开度,减小V1阀门开度;否则,减小V3阀门开度,增大V1阀门开度。

3.2 蓄冷水池液位控制

蓄冷水池的补水采用水位控制。水池内设水位传感器监测水位,并设高低液位报警器,当池内水位低于设计正常液位后,打开补水管上电磁阀对蓄冷池进行补水。当水温达到设定的停止补水水位,关闭补水管上的电磁阀,结束补水。

3.3 冷却水系统的控制

3.3.1 冷却水泵的台数控制

冷却水泵的运行台数与冷水机组的运行台数一致,b-1~b-3为离心式冷水机组的冷却水泵,21备;b-4~b-5为磁悬浮冷水机组的冷却水泵,11备。

3.3.2 冷却塔的台数控制

以冷源系统的综合能效最高为控制目标,确定最优冷却水供水温度,相应确定冷却塔的运行数量;冷却塔进水管上的电动隔断阀与对应的冷却塔连锁启停。当每组冷却塔有多台风机时,根据检测的冷却水供水温度与设定值的偏差,控制冷却塔风机运行台数或频率。

3.3.3 冷却塔的自动排污控制

冷却塔采用定期自动排污控制。



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